EP0022476B1 - Verfahren zum zonenweisen Hochglanzpolieren grossflächiger Stahloberflächen - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
- C25F3/22—Polishing of heavy metals
- C25F3/24—Polishing of heavy metals of iron or steel
Definitions
- the invention relates to a method for zone-wise high-gloss polishing of large-area, in particular ferritic, steel surfaces, the workpiece being poled as an anode and an electrode with electrical shielding being used as the cathode.
- a device and a method for zone-by-zone electropolishing of large metal surfaces are described in DE-OS 2 838 022.
- the metal surface to be processed is switched as an anode for electropolishing in a galvanic immersion bath.
- the corresponding movable cathode is zoned over the surface to be polished.
- mixtures of phosphoric acid and sulfuric acid are used as the electrolyte.
- the surface condition desired for high-gloss polishing lies in the gloss range and depends on the current density.
- a high-gloss polish in the gloss area is only achieved if a current density of at least about 5 A / dm 2 is used. If this current density is not reached, not only is a glossy surface not achieved, but chemical etching results in a matting of the surface.
- an electrode shield was proposed in DE-OS 2 528 942.
- This electrode shield surrounds the cathode in such a way that the streamlines between the cathode and the anodic surface are bundled and cover only the shortest path from the cathode to the anode.
- the current lines from the cathode surface facing away from the anodic surface are suppressed by the electrode shield.
- the current lines extending from the edge of the cathode are not influenced by this type of electrode shielding, and an undesired chemical etching process can occur in these edge regions.
- the undesired chemical etching process can be prevented by a special type of electrical shielding.
- both the electrode and the electrode shield should slightly project above the level of the electrolysis bath.
- Large-area workpieces can be simultaneously polished to a high gloss on two side surfaces if the large-area ferritic steel surface is guided from bottom to top between two fixed electrodes with electrode shielding arranged parallel to the level of the electrolysis bath during the zone-wise electropolishing process.
- a particularly good high-gloss polish is achieved if the distance of the electrode connected as the cathode from the surface to be polished is approximately 1 to approximately 50 cm, in particular approximately 5 to 15 cm, and the current density on the electrode surface connected as the cathode is approximately 5 to approximately 50 A / dm 2 , in particular 20 to 40 A / dm 2 .
- the method according to the invention is not only limited to ferritic steel surfaces, but can also be used for high-gloss polishing of other metallic surfaces, in particular of austenitic steel surfaces.
- the electrolyte composition for example the electrolyte composition, the bath temperature, the electrolysis time, etc.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zonenweisen Hochglanzpolieren großflächiger, insbesondere ferritischer Stahloberflächen, wobei das Werkstück als Anode gepolt ist und als Kathode eine Elektrode mit elektrischer Abschirmung angewendet wird.
- Bei vielen Herstellungsverfahren ist es erforderlich, daß die Apparatewände polierte Oberflächen haben, um gute Trenneigenschaften oder eine leichte Reinigung zu gewährleisten. Zur Oberflächenbehandlung können mechani- . sche Polierverfahren angewendet werden oder - mit besserem Erfolg - kann die Oberfläche hochglanzelektropoliertwerden.
- Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum zonenweisen Elektropolieren großer Metalloberflächen sind beschrieben in der DE-OS 2 838 022. Die zu bearbeitende metallische Oberfläche wird hierbei zum Elektropolieren in einem galvanischen Tauchbad als Anode geschaltet. Die entsprechende bewegliche Kathode wird zonenweise über die zu polierende Oberfläche geführt. Als Elektrolyt werden beispielsweise Gemische aus Phosphorsäure und Schwefelsäure benutzt.
- Der beim Hochglanzpolieren angestrebte Oberflächenzustand liegt im Glänzbereich und ist abhängig von der Stromdichte. Eine Hochglanzpolitur im Glänzbereich wird nur erzielt, wenn eine Stromdichte von mindestens etwa 5 A/dm2 angewendet wird. Wird diese Stromdichte nicht erreicht, so wird nicht nur keine glänzende Oberfläche erzielt, sondern es kommt durch eine chemische Ätzung zu einer Mattierung der Oberfläche.
- Zur Vermeidung der Mattierung von Oberflächen, insbesondere in den Randbereichen, wurde in der DE-OS 2 528 942 eine Elektrodenabschirmung vorgeschlagen. Diese Elektrodenabschirmung ummantelt die Kathode so, daß die Stromlinien zwischen Kathode und der anodischen Oberfläche gebündelt werden und nur den kürzesten Weg von der Kathode zur Anode zurücklegen. Die Stromlinien von der der anodischen Oberfläche abgekehrten Kathodenfläche werden durch die Elektrodenabschirmung unterdrückt. Die von dem Kathodenrand abgehenden Stromlinien werden jedoch durch diese Art der Elektrodenabschirmung nicht beeinflußt, und es kann in diesen Randbereichen zu einem unerwünschten chemischen Ätzvorgang kommen.
- Bei austenitischen Cr-Ni-Stählen, beispielsweise der DIN 1.4301, 1.4404 oder 1.4571, kann der unerwünschte chemische Ätzvorgang durch eine besondere Art der elektrischen Abschirmung verhindert werden.
- Ein Hochglanzpolieren von ferritischen Cr-Stählen, beispielsweise der DIN 1.4006 oder 1.4116, ist bisher nicht möglich, da aufgrund geringster Stromlinien in den Randbereichen die hochglanzpolierte ferritische Stahloberfläche mattiert bzw. in besonderen Fällen sogar schwarz gefärbt wird.
- Es wurde nunmehr gefunden, daß vorgenannte unerwünschte Mattierung beim zonenweisen Hochglanzpolieren großflächiger, insbesondere ferritischer Stahloberflächen, sicher vermieden werden kann, wenn das Werkstück als Anode gepolt ist und als Kathode eine Elektrode mit Elektrodenabschirmung dient und dabei gemäß der Erfindung die Stahloberfläche während des zonenweisen Elektropolierprozesses von unten nach oben an der ortsfesten, parallel zum Niveau des Elektrolysebades angeordneten Elektrode vorbeigeführt wird und die obere Elektrodenkante mit dem Niveau des Elektrolysebades übereinstimmt oder das Niveau des Elektrolysebades überragt.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollen sowohl die Elektrode als auch die Elektrodenabschirmung das Niveau des Elektrolysebades geringfügig überragen.
- Großflächige Werkstücke können gleichzeitig auf zwei Seitenflächen hochglanzpoliert werden, wenn die großflächige, ferritische Stahloberfläche während des zonenweisen Elektropolierprozesses von unten nach oben zwischen zwei ortsfesten, parallel zum Niveau des Elektrolysebades angeordneten Elektroden mit Elektrodenabschirmung geführt wird.
- Eine besonders gute Hochglanzpolitur wird erzielt, wenn der Abstand der als Kathode geschalteten Elektrode von der zu polierenden Oberfläche etwa 1 bis etwa 50 cm, insbesondere etwa 5 bis 15 cm, und die Stromdichte an der als Kathode geschalteten Elektrodenoberfläche etwa 5 bis etwa 50 A/dm2, insbesondere 20 bis 40 A/dm2, betragen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf ferritische Stahloberflächen beschränkt, sondern kann auch zum Hochglanzpolieren anderer metallischer Oberflächen, insbesondere von austenitischen Stahloberflächen, benutzt werden.
- In bezug auf die weiteren Einzelheiten, beispielsweise der Elektrolytzusammensetzung, der Badtemperatur, der Elektrolysedauer usw., sei auf die allgemein bekannten Elektropolierverfahren hingewiesen, so daß im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auf diese Verfahrensparameter nicht gesondert einzugehen ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum zonenweisen Hochglanzpolieren großflächiger, insbesondere ferritischer Stahloberflächen, wobei das Werkstück als Anode gepolt ist und als Kathode eine Elektrode mit Elektrodenabschirmung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahloberfläche während des zonenweisen Elektropolierprozesses von unten nach oben an der ortsfesten, parallel zum Niveau des Elektrolysebades angeordneten Elektrode vorbeigeführt wird und die obere Elektrodenkante mit dem Niveau des Elektrolysebades übereinstimmt oder das Niveau des Elektrolysebades überragt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und die Elektrodenabschirmung das Niveau des Elektrolysebades geringfügig überragen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die großflächige Stahloberfläche während des zonenweisen Elektropolierprozesses von unten nach oben zwischen zwei ortsfesten, horizontal angeordneten Elektroden mit Elektrodenabschirmung geführt wird, wodurch das großflächige Werkstück gleichzeitig auf zwei Seitenflächen hochglanzpoliert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der als Kathode geschalteten Elektroden von der zu polierenden Oberfläche etwa 1 bis etwa 50 cm, insbesondere etwa 5 bis 15 cm, beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte an der als Kathode geschalteten Elektrodenoberfläche etwa 5 bis etwa 50 A/dm2, insbesondere 20 bis 40 A/dm2, beträgt.
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